匡唐清,周慧兰,彭琛琛

(1.华东交通大学载运工具与装备省部共建教育部重点实验室,江西南昌330013;2.仁宝电子科技有限公司,江苏昆山215300)

带把双色塑料杯的注塑模设计

匡唐清1,周慧兰1,彭琛琛2

(1.华东交通大学载运工具与装备省部共建教育部重点实验室,江西南昌330013;2.仁宝电子科技有限公司,江苏昆山215300)

针对带把双色水杯内外层包覆结构的特点,采用转盘式双色注塑机成型,设计了单件两腔的转盘式绝热延长喷嘴的双色注塑模,并详细阐述了该模具的总体结构及工作过程。在该模具中,水杯内层采用整体型腔,外层采用哈夫型腔,利用液压机构实现哈夫块的开与合;在定模的半成品成型区域采用瓣合滑块来缩短其型腔高度,利用弹簧斜导柱机构来实现瓣合滑块的开与合。实践表明,该模具动作可靠、成本较低,用该模具生产出的产品品质较好。

带把塑料杯;双色;注塑模;设计

0 前言

随着人们生活水平的提高,塑料产品不仅要满足人们的功能需求,还要给人良好的视觉、触觉感受以及对低成本的追求,因而双色、甚至多色产品应运而生。双色产品是由2种不同颜色的塑料成型的,2种颜色塑料之间有着明显的界限[1]。双色塑件不仅具有良好的视觉效果,同时,用不同性能的塑料构成塑件相应的结构,还能使塑件的功能和品质得到提高。生活中常见的双色产品有车灯罩、相机外壳、手机外壳、MP3外壳、小刀柄、按钮、牙刷柄、水杯等。

本文以日常生活中常见的双色水杯的注射成型模具为例,介绍了双色产品转盘式成型模具的设计方法。

1 塑件工艺分析

由图1可知,该双色水杯分为内层和外层两部分,内层为圆台状,外层包覆在内层外表面且带把手;外层大端直径98 mm,小端直径85 mm,高128 mm;内、外层壁厚均为1.5 mm,制件总壁厚3 mm;为确保制件在使用过程中内外层不脱落,在开口端外层比内层高出3 mm并卡住内层;内层为有色材料,而外层为透明塑料,外层还可做部分镂空图案。

图1 双色水杯Fig.1 Appearance of the two-color cup

制品内层材料选用丙烯腈-苯乙烯-丁二烯(ABS),ABS具有硬、韧、刚的特性,综合力学性能良好,尺寸稳定,耐化学性、电绝缘性好。制品外层材料采用聚碳酸酯(PC),PC具有优良的综合性能,与ABS具有良好的相容性[2]。

为确保成型品质和提高生产效率,采用双色模具自动成型。

2 模具设计要点

该模具的设计有如下几个要点:

(1)注塑机类型的选择。双色注塑机分为转盘式和转轴式2种[3]:转盘式双色注塑机配有动模转盘,整个动模安装在注塑机转盘上,开模后成品被顶出、半成品在动模中随转盘的旋转换位到成品型腔,合模后继续成型;转轴式双色注塑机配有可伸缩旋转的转轴,成型制品非双色部分的动模成型零件作为旋转块固定在转轴上,开模后成品被顶出、转轴带动旋转块伸出并旋转,半成品随其旋转换位缩回成品型腔,合模后继续成型。双色塑料杯为内外层包覆式结构,适于采用转盘式双色模在转盘式双色注塑机上成型;

(2)流道系统类型的选择。为实现自动生产,在双色注射成型中半成品应不带流道冷凝料,一般双色模具会采用热流道系统,而热流道的应用会使模具结构更为复杂,成本也会较大幅度的增加。为降低双色塑料杯的生产成本,并最大限度地降低原料损耗、保证产品成型品质,此模具采用空气绝热延长喷嘴,点浇口进料;

(3)模具型腔布局。为保证成品的品质,简化模具结构,该模具结构采用一出一、两腔布置,型腔布局示意图如图2所示;

图2 型腔布局示意图Fig.2 Layout of the cavity

(4)型腔的设计。在转盘式双色注塑模中,两动模具有互换性,因而其型芯、脱模顶出机构、冷却系统完全一致。成品与半成品的差异就在于其定模型腔上的差异。该双色水杯内层结构简单,为圆台状,其成型型腔采用整体式;因成品带有把手,因此成品型腔采用哈夫式,利用液压机构实现哈夫块的开与合。半成品的高度比成品要矮3 mm,因此在定模的半成品成型区域采用瓣合滑块来缩短其型腔高度,利用弹簧斜导柱机构来实现瓣合滑块的开与合;

(5)冷却水道的布置。在定模侧,半成品型腔的冷却水道采用多层“回”型布置;成品型腔由于是哈夫式,因而,在哈夫块中其冷却水道为多层“几”型布置。在动模侧,型芯采用螺旋槽镶件冷却回路冷却。但由于动模要180°回转,所以动模侧的进出水口不能在模具外侧,只能设在中间,连接水管通过注塑机转盘、动模固定板的中心孔接入;

(6)顶出机构设计。为保证制件的内表面品质,也为了便于在型芯内布置螺旋式水道,因此不可采用顶杆顶出,而采用推件板推出。由于只有成品才能顶出,半成品还需转到成品型腔继续成型,因此转盘式注塑模在开模时只有成品区才有顶出脱模动作。因而脱模顶出机构应相应地分成两部分,可单独控制动作;

(7)注塑机型号的选择。根据模具大小及模具动作的要求,选择富强鑫(宁波)机器制造有限公司的FB-260R型转盘式精密双色注塑机,该注塑机有两套可独立控制的水平注射单元,两套独立控制的顶出系统。

3 模具总体结构及工作过程

该模具的总体结构如图3所示。模具工作过程为:(1)成型时,半成品型腔注入的材料为ABS,成品型腔注入的材料为PC;(2)成型完毕后开模,动模向后运动,在弹簧16、顶销17的作用下,I分型面分型,瓣合滑块8在压缩弹簧31的作用下向外移动;成品哈夫块20脱离楔紧块36后在液压缸39的作用下分型;在导柱限位块6碰到半成品型腔板9时,II分型面分型,半成品和成品随型芯18从型腔中脱出;动模达到开模行程后停止移动,在成品成型侧注塑机的顶出机构推动推板2带动顶杆25、推件板21将成品推出。而在半成品侧注塑机的顶出机构无动作,保证半成品箍在型芯上;(3)推出动作结束后,注塑机的顶出机构回缩,然后注塑机的转盘开始旋转,带动动模旋转180°后停止,半成品随型芯18转换到了成品成型侧,已伸出的脱模机构21、25和2也转到了半成品成型侧;(4)合模时,动模向前运动,同时成品哈夫块20在液压缸39的作用下合模;当推件板21碰到半成品型腔板9后推动顶杆25、推板2等复位,II分型面闭合;动模继续向前运动,瓣合滑块8在斜导柱33的作用下向内移动合上,动模继续移动,直到I分型面闭合,成品哈夫块20也被楔紧块36压实,合模动作完成。此时半成品在成品型腔中,半成品型腔为空,继续下一次的注塑。

图3 模具结构图Fig.3 Structure of the mould

4 结论

(1)对于双色制件,若为内外包覆式结构,宜采用转盘式双色注塑机;

(2)在双色注塑模中,如果半成品/成品为单型腔时,可采用绝热延长喷嘴以简化模具结构,降低模具成本;

(3)转盘式双色注塑模的顶出脱模机构应按半成品侧和成品侧相应地分成两部分,只有成品侧的顶出机构受注塑机控制顶出,且在转盘转动前注塑机顶出机构应缩回;

(4)该双色水杯注塑模动作可靠,成本相对于热流道双色模降低很多,制品品质也较好。

[1] 唐志玉,徐佩弦.塑料塑件设计师指南[M].北京:国防工业出版社,1993:273.

[2] 何跃龙,杨卫民,丁玉梅.多色注射成型技术最新进展[J].中国塑料,2009,23(1):105-110.

[3] 匡唐清,李树桢,黄创业.双色牙刷柄的注塑模设计[J].中国塑料,2008,22(11):75-77.

Design of Injection Mould for Two-color Cups with Handles

KUAN G Tangqing1,ZHOU Huilan1,PEN G Chenchen2

(1.Key Laboratory of Conveyance and Equipment,Ministry of Education,East China Jiaotong University,Nanchang 330013,China;2.Renbao Elec-Tech(Kunshan)Co,Ltd,Kunshan 215300,China)

A two-cavity,two-component injection mould with turn plate adiabatic extension nozzle was designed for production of two-color handled cups.Key issues of the design,structure and working process of the mould were introduced.The inner of the cup was molded in a whole cavity and the outer was molded in half-type cavity.The half split blocks were moved by hydraulic mechanism.The half split sliding blocks were used to shorten the height of cavity of semi products and the blocks were moved by slanted guide pillar core pulling mechanism.It was proved that the movement of the mold was reliable with low cost and the quality of the products was good.

cup with a handle;two-color;injection mould;design

TQ320.66+2

B

1001-9278(2010)02-0100-03

2009-08-06

载运工具与装备省部共建教育部重点实验室开放基金项目(01306016/07JD06)

联系人,kuangtq@yahoo.cn